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  • 次小生成树

    传送门

    最小生成树很好求,那么对于次小生成树要怎么求呢?

    稍加思考,我们可以想到,次小生成树与最小生成树差的只是一条边

    为什么呢?我们先建出一棵最小生成树,满足使用的边都是最小的,剩下的边(称为非树边)一定没有树边优。如果我们加入一条非树边,删除最小生成树中的一条边,次小生成树一定是包括在以这种方法建出的树中的(倘若删两条树边加两条非树边,则肯定没有删一条加一条优,绝不是次小生成树)

    于是,我们可以这样操作:

    对于每一条非树边,其边的两端点为x,y。将其加入到最小生成树中,则一定会构成一个环

    如果这时删除这个环中的最大的边(当然不能是插入的边)就构成了必须加入红色边的最小生成树。

    注意:一定是删除环中最大的边,这样才保证新生成的树与原来的树相差最小,才可能为次小生成树。

    删去--->

    仍然是一棵树,且是必须加入红色边的最小生成树,则有可能是次小生成树

    现在差不多已经明白了思想,就要看怎么实现了。得知了红色边的端点x,y,我们就可以找到它所在的环,观察图,发现从x到lca,再到y就构成了它所在的环。于是实现的难点就在于怎么快速的找到某个环内最大的边。

    也就是说,寻找从x到y这条路径上的最大边(还没加入红色边呢,还没成环,因此看路径)

    问题转化成:寻找树上某条路径上的最大边。

    这样实现就比较好想了,我们可以用树上倍增处理处树上路径的最大边:maxx[x][i]=max(maxx[f[x][i-1]]][i-1],maxx[x][i-1]),maxx存的是最大路径值。

    求(x,y)的路径最大值就从x跳到lca,从y跳到lca,两者取个max就行。

    但是,你以为这样这道题就结束了吗?QAQ

    我们再看题,发现题目是严格次小生成树,也就是说,新生成的树一定得比最小生成树大,而不是大于等于。如果加入的红边的长度等于删去的边的长度就。。。wawawa(题中并没有说所以边的长度不同哦)

    于是针对这种情况,我们还要再考虑考虑怎么办。

    我们可以这样处理,对于树上的路径,我们不仅维护一个最大边,还维护一个次大边,这样当最大边等于红边时,不可以删最大边了,我们还可以删去次大边。

    那么在倍增的时候注意一下维护细节就好。

    for(int j=1;j<=20;++j)
            {
                if(dep[v]<(1<<j))break;//注意:如果深度小于向上走的步数就可以break掉了 
                f[v][j]=f[f[v][j-1]][j-1];//f是向上走到达的点 
                max1[v][j]=max(max1[v][j-1],max1[f[v][j-1]][j-1]);//max1是最大边 
                if(max1[v][j-1]==max1[f[v][j-1]][j-1])
                  g[v][j]=max(g[v][j-1],g[f[v][j-1]][j-1]);//g是次大边 
                else
                {
                    g[v][j]=min(max1[v][j-1],max1[f[v][j-1]][j-1]);
                    g[v][j]=max(g[v][j],g[f[v][j-1]][j-1]);
                    g[v][j]=max(g[v][j-1],g[v][j]);
                }
            }
    维护路径最大次大边

    放出完整代码

    #include<bits/stdc++.h>
    #define INF 2100000001
    #define M 300003
    #define N 100003
    #define LL long long
    using namespace std;
    int read()
    {
        int f=1,x=0;char s=getchar();
        while(s<'0'||s>'9'){if(s=='-')f=-1;s=getchar();}
        while(s>='0'&&s<='9'){x=x*10+s-'0';s=getchar();}
        return x*f;
    }
    struct EDGE{
        int x,y,z,flagg;
    }w[M];
    struct edgee{
        int to,nextt,val; 
    }e[M];
    int tot=0,m,n,minn=INF; LL ans=0;
    int f[N][22],max1[N][22],g[N][22],fa[N],head[N],dep[N];
    bool cmp(const EDGE &a,const EDGE &b)
    {
        return a.z<b.z;
    }
    int getfa(int x)
    {
        if(fa[x]==x) return x;
        return fa[x]=getfa(fa[x]);
    }
    void add(int a,int b,int v)
    {
        tot++;
        e[tot].to=b;
        e[tot].nextt=head[a];
        e[tot].val=v;
        head[a]=tot;
    }
    void kruscal()
    {
        int q=1;
        sort(w+1,w+m+1,cmp);
        for(int i=1;i<=n;++i)
          fa[i]=i;
        for(int i=1;i<=m;++i)
        {
            int s1=getfa(w[i].x);
            int s2=getfa(w[i].y);
            if(s1!=s2)
            {
                ans+=w[i].z;w[i].flagg=1;
                q++;
                fa[s1]=s2;
                add(w[i].x,w[i].y,w[i].z);
                add(w[i].y,w[i].x,w[i].z);
            } 
            if(q==n) break;
        }
    }
    void dfs(int x)
    {
        for(int i=head[x];i;i=e[i].nextt)
        {
            int v=e[i].to;
            if(v==f[x][0]) continue;
            f[v][0]=x;
            max1[v][0]=e[i].val;
            dep[v]=dep[x]+1;
            for(int j=1;j<=20;++j)
            {
                if(dep[v]<(1<<j))break;//注意:如果深度小于向上走的步数就可以break掉了 
                f[v][j]=f[f[v][j-1]][j-1];//f是向上走到达的点 
                max1[v][j]=max(max1[v][j-1],max1[f[v][j-1]][j-1]);//max1是最大边 
                if(max1[v][j-1]==max1[f[v][j-1]][j-1])
                  g[v][j]=max(g[v][j-1],g[f[v][j-1]][j-1]);//g是次大边 
                else
                {
                    g[v][j]=min(max1[v][j-1],max1[f[v][j-1]][j-1]);
                    g[v][j]=max(g[v][j],g[f[v][j-1]][j-1]);
                    g[v][j]=max(g[v][j-1],g[v][j]);
                }
            }
            dfs(v);
        }
    }
    int LCA(int u,int x)
    {
        if(dep[u]<dep[x])swap(u,x);
        for(int i=20;i>=0;--i)if(dep[f[u][i]]>=dep[x])u=f[u][i];
        if(x==u) return x;
        for(int i=20;i>=0;--i)if(f[x][i]!=f[u][i])x=f[x][i],u=f[u][i];
        return f[x][0];
    }
    void change(int x,int lca,int val)
    {
        int maxx1=0,maxx2=0;
        int d=dep[x]-dep[lca];
        for(int i=0;i<=20;++i)
        {
            if(d<(1<<i))break;
            if(d&(1<<i))
            {
                if(max1[x][i]>maxx1)
                {
                    maxx2=max(maxx1,g[x][i]);
                    maxx1=max1[x][i];
                }
                x=f[x][i];
            }
        }
        if(val!=maxx1) minn=min(minn,val-maxx1);
        else minn=min(minn,val-maxx2);
    }
    void work()
    {
        for(int i=1;i<=m;++i)
        {
            if(!w[i].flagg)
            {
                int s1=w[i].x,s2=w[i].y;
                int lca=LCA(s1,s2);
                change(s1,lca,w[i].z);change(s2,lca,w[i].z);
            }
        }
    }
    int main()
    {
        n=read();m=read();
        for(int i=1;i<=m;++i)
        {
            w[i].x=read();w[i].y=read();w[i].z=read();
        }
        kruscal();
    //    printf(">>%d
    ",ans);
        dfs(1);
        work();
        printf("%lld
    ",ans+minn);
    } 
    /*
    5 7
    1 3 1
    1 4 10
    3 4 2
    3 2 3
    2 4 7
    1 5 1
    3 5 19
    */
    严格次大生成树

    写了好久终于写完了(撒花~✿✿ヽ(°▽°)ノ✿)

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